一種增強(qiáng)鐵氧化菌種浸出黃銅礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種增強(qiáng)鐵氧化菌種浸出黃銅礦的方法，屬于生物浸出技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高品位銅礦石的消耗殆盡，如何更加高效合理地利用低品位的含銅礦石已經(jīng) 越來(lái)越得到研究人員的關(guān)注，其中W黃銅礦最為明顯。黃銅礦是儲(chǔ)量最豐富的銅礦資源，但 通常品位偏低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)高溫冶煉難W實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。生物浸出W微生物為媒介， W浸出液為載體，通過一系列氧化還原反應(yīng)，加速銅離子的溶解，最終獲得較好的浸出效 果。該技術(shù)W其基礎(chǔ)建設(shè)投資少、運(yùn)轉(zhuǎn)要求低、Ξ廢排泄物相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn)而被研究人員所 認(rèn)可，被認(rèn)為是一種針對(duì)貧銅礦提煉的經(jīng)濟(jì)可行的綠色替代工藝。
[0003] 鐵氧化菌種是浸出過程的主力微生物之一。運(yùn)是因?yàn)榻龅牡V物中的能源物質(zhì)主 要是還原態(tài)鐵和還原態(tài)硫兩種。鐵氧化菌種可氧化該類還原態(tài)鐵，生成的鐵離子可持續(xù)攻 擊氧化黃銅礦，釋放銅離子進(jìn)入溶液。由此得知，活躍的鐵代謝對(duì)黃銅礦浸出過程非常重 要。但是常規(guī)培養(yǎng)和浸出過程也容易產(chǎn)生黃鐘鐵抓沉淀，該類沉淀結(jié)構(gòu)致密，并且會(huì)覆蓋在 礦石表面，阻礙了菌種的附著細(xì)胞對(duì)礦石表面的持續(xù)附著作用，從而降低浸出效率。尤其是 在常規(guī)的連續(xù)浸出過程，通常會(huì)把浸出液返回浸出體系，隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，引入的黃鐘 鐵抓沉淀也會(huì)累積，加劇了黃鐘鐵抓的純化效應(yīng)，不利于黃銅礦浸出。此外，由于該類菌種 多為化能自養(yǎng)型，細(xì)胞培養(yǎng)效率偏低，W及浸出過程前期的延滯期過長(zhǎng)等問題也需要解決。
[0004] 因此，進(jìn)一步探索新的增強(qiáng)鐵氧化菌種浸出黃銅礦方法，從減弱黃鐘鐵抓純化等 方面著手，對(duì)于改善黃銅礦的生物浸出過程的鐵代謝，最終提升浸出效率具有非常重要的 意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的就是針對(duì)W上存在的問題與不足，提供一種增強(qiáng)鐵氧化菌種浸 出黃銅礦的方法，該方法操作簡(jiǎn)單、效果明顯，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0006] 所述方法是將鐵氧化菌種在9K-黃銅礦復(fù)合培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中補(bǔ)加亞鐵 化合物實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)；培養(yǎng)結(jié)束后先低速離屯、除去大部分黃鐘鐵抓或礦渣沉淀，獲得的 上清液采用高速離屯、收集細(xì)胞，再使用新鮮9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基將細(xì)胞重新懸浮，振蕩，采用低 速離屯、除去殘余的鐵抓沉淀，將獲得的上清液采用高速離屯、收集得到不含黃鐘鐵抓的細(xì) 胞；采用不含黃鐘鐵抓的細(xì)胞接種進(jìn)行黃銅礦浸出，適當(dāng)提高接種量W及并補(bǔ)充加入適量 亞鐵離子，并在浸出的后期階段逐級(jí)式地適當(dāng)降低pH。
[0007] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述高密度培養(yǎng)是當(dāng)復(fù)合培養(yǎng)基中化2+低于5g/L時(shí) 補(bǔ)加硫酸亞鐵，控制補(bǔ)料后化2+在7g/L。
[0008]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述補(bǔ)加亞鐵化合物的同時(shí)補(bǔ)加2ml9K基礎(chǔ)培養(yǎng) 基；補(bǔ)加亞鐵化合物8次后，當(dāng)菌濃再次出現(xiàn)下降趨勢(shì)時(shí)結(jié)束高密度培養(yǎng)。
[0009] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述低速離屯、是指2000rpm;高速離屯、是指 8000:τρπι。
[0010] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述適當(dāng)提高接種量是指接種后菌體終濃度在 1. 0 X 1〇7個(gè) /血至5. 0 X 10 7個(gè) /血。
[0011] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述加入適量亞鐵例子是指接種時(shí)加入終濃度 1.Og/L的亞鐵離子。
[0012] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述后期階段逐級(jí)式地適當(dāng)降低抑是指在浸出開 始后15d開始，逐步降低浸出液的抑，每隔3d降低0. 1。
[0013] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述9K-黃銅礦復(fù)合培養(yǎng)基包括Ξ部分；第一部分 含有（畑4)25〇43.Og，KC1 0.Ig，K2HPO4O. 5g，Μ拆〇4· 7&0 0. 5g，Ca(N〇3)2〇.01邑，&0 700血； 第二部分：Fe2(S〇4)3'7&〇44. 3g，H2〇300血；第Ξ部分0. 1% (w/v)貧黃銅礦；第一部分和 第二部分滅菌混合后調(diào)節(jié)pH至2.0。
[0014] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基：(NH4)2S043.Og、KC1 0.Ig、 K2HPO4O. 5g、MgS〇4. 7&0 0. 5g、Ca(N〇3)2〇.Olg、H2OlOOOmL。
[001引在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述鐵氧化菌種為氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferroxidans)CUMT-1，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)贈(zèng)予，篩得于煤礦坑酸性廢液， 相關(guān)文章發(fā)表于工業(yè)微生物，2011,41 (4)，"嗜酸氧化亞鐵硫桿菌的高效培養(yǎng)及浸出黃銅礦 初探"。也可W是嗜酸硫桿菌屬CCTCCN0:M2012104或氧化亞鐵硫桿菌ATCC23270。
[0016] 所述方法具體是：（1)將鐵氧化菌種接種到9K-黃銅礦的復(fù)合基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)。當(dāng) 化2+低于5g/L時(shí)補(bǔ)加硫酸亞鐵，同時(shí)添加2mL的9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，控制補(bǔ)料后化2+維持在7g/ L，經(jīng)8次補(bǔ)料后，當(dāng)菌濃再次出現(xiàn)下降趨勢(shì)的時(shí)候結(jié)束培養(yǎng)過程；似在20(K)r/min下離屯、 除去大部分黃鐘鐵抓及其他沉淀，將獲得的上清液采用80(K)r/min離屯、收集細(xì)胞，然后加 入新鮮9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基將細(xì)胞重新懸浮，振蕩處理，采用20(K)r/min下離屯、除去殘余的鐵抓 沉淀，將獲得的上清液采用8000r/min收集細(xì)胞；（3)采用9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，控制礦漿濃度為 3. 0%，溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速170巧m，通過接種控制初始細(xì)胞1. 0X107個(gè)/mL至5. 0X10 7個(gè) /mU浸出30天；其中在浸出開始后15d開始，逐步降低浸出液的抑，每隔3d降低0. 1。
[0017] 本發(fā)明將氧化亞鐵硫桿菌接種至9K-黃銅礦的復(fù)合基礎(chǔ)培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在培養(yǎng)中 后期采用脈沖式補(bǔ)加亞鐵的方法，維持細(xì)胞持續(xù)生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)氧化亞鐵硫桿菌的高密度培養(yǎng)； 培養(yǎng)結(jié)束，采用低速離屯、除去大部分黃鐘鐵抓及其他沉淀；將獲得的上清液采用高速離屯、 收集細(xì)胞。加入新鮮9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基將細(xì)胞重新懸浮，振蕩處理，采用低速離屯、除去殘余的 鐵抓沉淀，將獲得的上清液采用高速離屯、收集細(xì)胞；通過接入不含黃鐘鐵抓的細(xì)胞并適量 提高接種量，同時(shí)補(bǔ)充加入適量的亞鐵離子，縮短由于浸出前期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貧瘡造成較長(zhǎng)的 延滯期，盡快提升菌體的細(xì)胞濃度，繼續(xù)浸出黃銅礦；在浸出的后期階段則分階段逐級(jí)式降 低pH，在維持較高的細(xì)胞濃度同時(shí)制造更為酸性的環(huán)境，減少黃鐘鐵抓的生成，進(jìn)一步提升 鐵代謝的效率，實(shí)現(xiàn)全程改善鐵氧化菌種浸出黃銅礦。
[0018]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鐵氧化菌種的高密度培養(yǎng)，在提升了鐵氧化菌種的細(xì)胞濃度同時(shí)， 減少了黃鐘鐵抓的帶入，縮短了純化時(shí)間，加強(qiáng)了鐵代謝，提升了黃銅礦的浸出效率。發(fā)明 人應(yīng)用多株鐵氧化菌種進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法具有普適性，W嗜酸硫桿菌屬CCTCCNO: M2012104、氧化亞鐵硫桿菌ATCC23270等為鐵氧化菌種時(shí)，采用本發(fā)明方法可將浸出效率 提高40-60%。此外，本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單易行、對(duì)設(shè)備要求低，為改善類似的生物浸出過程 提供了一種新的技術(shù)方法。
【附圖說明】
[0019] 圖1是增強(qiáng)鐵氧化菌種浸出黃銅礦的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例1氧化亞鐵硫桿菌的高密度培養(yǎng)及不含黃鐘鐵抓的細(xì)胞收集
[0021] 9K-黃銅礦復(fù)合基礎(chǔ)培養(yǎng)基：（畑4)25〇43.Og，KC1 0.Ig，K2HPO4O. 5g，Μ拆〇4· 7&0 0. 5g，Ca(N〇3)2〇.Olg，&0 700血；第二部分：Fe2(S〇4)3· 7&0 44. 3g，&0 300血。第Ξ部分 0.1% (w/v)貧黃銅礦。礦樣取自于安徽銅陵山礦區(qū)，經(jīng)初步破碎并采用鋼篩過濾，礦石粒 徑約為<48μπι。第一部分采用高壓蒸汽滅菌法于12rC下滅菌20min，第二部分用0. 22μπι 的濾膜過濾除菌。然后將兩部分混合振蕩搖勻，用2mol/L的硫酸調(diào)節(jié)溶液的抑至2.0。將 氧化亞鐵硫桿菌CUMT-1接種到9K-黃銅礦的復(fù)合基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)。當(dāng)化2+低于5g/L時(shí)補(bǔ) 加硫酸亞鐵，同時(shí)添加2mL的9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基，控制補(bǔ)料后化2+約維持在7g/l，經(jīng)8次補(bǔ)料 后，當(dāng)菌濃再次出現(xiàn)下降趨勢(shì)的時(shí)候結(jié)束培養(yǎng)過程。該培養(yǎng)方法與對(duì)照體系相比的主要參 數(shù)如表1。生物量從常規(guī)分批培養(yǎng)的1. 4Xl〇s個(gè)/mL提高至6. 2X10 8個(gè)/mU生產(chǎn)強(qiáng)度則 顯著提升至常規(guī)培養(yǎng)的3. 5倍。培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期末期，采用低速離屯、（20(K)r/min)除去大部 分黃鐘鐵抓及其他沉淀。將獲得的上清液采用高速離屯